JP4726339B2 - 外接形歯車ポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、外接形歯車ポンプに係わり、特にプレッシャーローデング式の外接形歯車ポンプに関する。
【0002】
プレッシャーローデング式の外接形歯車ポンプは、知られる通り、互いの外歯が噛合う原動歯車及び従動歯車と、両歯車の軸方向へと移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車の側面に押し付けられる可動側板と、側板の背面に備えられて両歯車の軸を支承する軸受と、これらを内臓するケースとを有すると共に、ケースの内壁面に設けられてケースの内壁面と側板の背面との間でなる略平行面間隙間を外気から遮断させ、かつケースに対する狭い嵌合隙間で吸込口に連通する低圧領域と、吐出口に連通する高圧領域とに仕切る弾性シールを有するポンプである。尚、これを単に可動側板形歯車ポンプともいう。
【0003】
ところで、軸受はポンプが吸込液又は吐出液を受けて潤滑されるが、従来の技術によれば、潤滑用液体は側板の歯車側の面に設けた溝を介して行われる。例えば、特開昭53−96504号公報には「可動側板の吐出口側の歯との接触面から歯車軸の嵌入孔に向けて噛合歯間の閉込圧を軸受に与える溝を側板の吐出口側の歯との接触面に設けたこと」が記載されている。
尚、本発明は可動側板に係り、可動ブッシュとは無関係ではあるが、可動ブッシュにおいても潤滑液導入路は可動ブッシュの歯側の面に設けるのが殆どである(特開昭61−265372号、実開平10−122161号、特開平成11−82323号等)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術のように、側板の歯車側の面に潤滑液の導入溝を設けると、次のような不都合が生ずる。
【0005】
(a)側板は吐出圧を背面に受けて両歯車の側面に押し付けられるから、使用が進むに伴い側板の押し付け面が液中のゴミ等で摩耗する。そして、溝が押し付け面内に存在しているから、押し付け面の摩耗に伴い溝の深さも減少し、潤滑液不足となる。
【0006】
(b)閉込圧は超高圧となる。この超高圧が軸受へと連通した溝で解放されるが、この解放時の急激な圧力変化によって騒音、エアレーション、キャビテーション等の不都合が生ずる。エアレーション及びキャビテーションで生じた気泡は軸受及び吸込口に至る。軸受に向かった気泡がその後の潤滑経路で滞留すると、潤滑不良をきたす。一方、吸込口に入った気泡のうち再度閉込室内に至ったものが噛込歯で潰されると大きな破裂音が生じたり、破裂衝撃による歯面のピッチングを生じさせたり、また、アクチュエータに吐出液と共に送給されたものはアクチュエータの正常作動を妨げる。
【0007】
(c)仮に溝を吸込口に設けたとすると、軸受に対する圧力差がなくなるから潤滑不能となる。
【0008】
(d)仮に溝を吐出口に設けたとすると、軸受を潤滑済み液は吸込口に戻るからポンプの容積効率が低下する。
【0009】
本発明は、上記従来技術の不都合の少なくとも一つを解消でき、そしてできるだけ経済性の高い外接形歯車ポンプを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記の目的を達成するために、本発明に係る外接形歯車ポンプの第1は、互いの外歯が噛合う原動歯車及び従動歯車と、両歯車の軸方向へと移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車の側面に押し付けられる可動側板と、側板の背面に備えられて両歯車の軸を支承する軸受と、これらを内臓するケースとを有すると共に、
ケースの内壁面に設けられてケースの内壁面と側板の背面との間でなる略平行面間隙間を外気から遮断させ、かつケースに対する狭い嵌合隙間で吸込口に連通する低圧領域と、吐出口に連通する高圧領域とに仕切る弾性シールを有する外接形歯車ポンプにおいて、
吸込口の吸込圧が両歯車の回転に伴い高圧領域の液圧まで順次昇圧するまでの、かつ側板の外縁が弾性シールと交わるまでの側板の外縁の範囲から低圧領域を経て軸受又は軸受近傍に至る第1溝を、側板の背面及び/又はケースの内壁面に設けたことを特徴とする。
第2に、上記第1の外接形歯車ポンプにおいて、第1溝の側板外縁部と連通する第2溝を側板の外縁に軸方向に両端開口して設けてもよい。
第3に、互いの外歯が噛合う原動歯車及び従動歯車と、両歯車の軸方向へと移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車の側面に押し付けられる可動側板と、側板の背面に備えられて両歯車の軸を支承する軸受と、これらを内臓するケースとを有すると共に、ケースの内壁面に設けられてケースの内壁面と側板の背面との間でなる略平行面間隙間を外気から遮断させ、かつケースに対する狭い嵌合隙間で吸込口に連通する低圧領域と、吐出口に連通する高圧領域とに仕切る弾性シールを有する外接形歯車ポンプにおいて、
吸込口の吸込圧が両歯車の回転に伴い高圧領域の液圧まで順次昇圧するまでの、かつ弾性シールに至るまでの側板の面内に軸方向の貫通孔を設け、かつ、
貫通孔の側板の背面側の開口を含んで軸受又は軸受の近傍に至る第1溝を、側板の背面及び/又はケースの内壁面に設けたことを特徴とする。
【0011】
上記第1構成によれば、吸込口側で昇圧中の液を潤滑液として流用するため、ポンプの容積効率が低下することがない。しかも、昇圧中の液であるため、軸受回りの液圧よりも高めの液圧を当該個所から選択自在に流用できる。さらに、第1溝を側板の背面に設けたため、従来技術のように、溝が摩耗して断面積が小さくなって潤滑液不足となることもない。つまり、潤滑液量を長期に亘って安定的に軸受に供給できる。また、第1溝を側板の背面に単に設けるだけだから、加工し易く経済的である。勿論、騒音、エアレーション、キャビテーション等の発生原因ともならず、従ってエアレーション及びキャビテーションで生じた気泡による騒音、歯面のピッチング発生等の原因ともならない。
第2構成によれば、第2溝が第1溝への潤滑液の案内路となる。従って、より適量な潤滑液を長期間に亘って安定的に軸受に供給できる。
第3構成は、上記第2構成での第2溝を貫通孔に置き換えたものである。高精度な断面積の潤滑路を確保しようとすると、つまり、最適潤滑油量を確保しようとすると、溝よりも孔の方が、加工上、得られ易い。また、側板が摩耗しても孔径は不変であるから潤滑液量が変化することもない。また、第3構成の場合、第1溝を第1構成における場合のように側板の外縁まで穿つ必要もなくなる。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施例を図1〜図11を参照し説明する。尚、実施例の特徴的構成は、図1〜図5に示すが、その説明に先立ち理解を早めるために、実施例の基礎構成なる「プレッシャーローデング式の外接形歯車ポンプ(可動側板形歯車ポンプである)」の例を図6〜図11を参照し説明する。
【0013】
基礎構成は、図6のポンプ例の側面断面図に示す通り、互いの外歯が噛合う原動歯車1a及び従動歯車1bと、両歯車1a、1bの各軸2の方向へ移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車1a、1bの側面に押し付けられる可動側板3と、側板3の背面に備えられて両歯車1a、1bの各軸2を支承する軸受4と、これらを内臓するケース5とを有して構成される。また、ケース5の内壁面のうち、図6のA−A矢視図なる図7に示すように、側板3の背面側には弾性シール6を設けてある。弾性シール6は、図7と、図6のB−B矢視図なる図8とに示す通り、ケース5の内壁面と側板3の背面との間で外気から遮断した略平行面間隙間を生じさせ、かつこの略平行面間隙間を吸込口7a側の面間隙間Saと吐出口7b側の面間隙間Sbとに仕切っている。
【0014】
ここに、面間隙間Sbは、図9に示すように、吐出口7bに殆ど抵抗なく流れ、そのため内圧は吐出圧Pbとなって高圧領域を形成している。この内圧Pbにより側板3を両歯車1a、1bの側面に押し付ける。尚、押し付けによって側板3が軸方向に移動しても、両面間隙間Sa、Sb間の仕切性(つまり「シール性」)が失われないように、シール6は弾力性の高い例えばゴム製の弾性体で構成され、それ故に弾性シールとされている。
【0015】
一方、面間隙間Saは、高圧領域なる面間隙間Sb内の高圧液が弾性シール6を経て洩れ込んでくる領域である。ところが面間隙間Saは、側板3の軸方向への移動を許容する程度のケース5に対する狭い嵌合で吸込口7aに連通するために、その内圧P1は吸込圧Paよりも若干高い程度であって低圧領域を形成している。
Pa<P1≦Pb ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
【0016】
このように、側板3の背面側に生ずる液圧は、高圧領域なる面間隙間Sbで生ずる吐出圧Pbと、低圧領域なる面間隙間Saで生ずる液圧P1(Pa<P1≦Pb)とである。
【0017】
これに対し、側板3の両歯車1a、1b側の面に生ずる液圧は、図10に示す通り、「P2=Pa〜Pb」なる各液圧P2、Pa、Pbが生ずる。尚、図10において、実線2aは歯車1aの歯底円である。これら液圧Pa、P2、Pbを図11を参照し説明する。
【0018】
図11も側板3の歯車1a側の面を示すが、その外周にポンプ内の液圧分布Pa、P2、Pbを帯状両端矢の長さで示す図である。尚、側板3の背面側での低圧領域なる面間隙間Saで生ずる液圧P1(Pa<P1≦Pb)も図11に付記してある。
【0019】
図11に示すように、歯車1a(正しくは、両歯車1a、1b)が図示時計方向に回転してその回転角θがθ1、θ2、θ3、θ4と漸次大きくなってゆくと、歯面と側板3とで囲われた領域のうち、回転角θ1までは吸込圧Paを維持っするが、回転角θ3以上では吐出圧Pbと同圧になる。これは、図11に示すとおり、側板3の外縁が回転角θ3〜回転角θ4の間でケース5に対して間隙dを有して嵌合し、かつこの間隙dが吐出圧Pbなる面間隙間Sbに連通しているからである。従って、回転角θ1〜回転角θ3では、
P2=Pa〜Pb ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
なる液圧P2が生ずる。
そして液圧P2は、本ポンプ例では図11に示す通り、吸込口7aの吸込圧Paが両歯車1a、1bの回転に伴い高圧領域Sbの液圧Pbまで順次昇圧するまでの(つまり、回転角θ1〜回転角θ3の間)、かつ側板3の外縁が弾性シール6に交わるまでの(つまり、回転角θ1〜回転角θ2の間)側板3の外縁の範囲(即ち、回転角θ1〜回転角θ2の範囲)において、回転角θ1〜回転角θ2の範囲を仮に10割分とすると、図11に示す通り、
回転角θ1では「P2≒Pa」、
回転角θ1から約3割までの範囲内では「Pa<P2<P1」、
回転角θ1から約3割の個所では「P2≒P1」、
回転角θ1から残り約7割範囲内では「P1<P2<Pb/2」、
回転角θ2では「P2≒Pb/2」であった。
尚、吸込口7aの大きさ、弾性シール6の形状、その他によって液圧P2の大小関係は当然に異なる。
【0020】
かかる基本構成において、本実施例(本発明)の特徴的構成は図1〜図5に示される。
【0021】
第1実施例は、図1に示す通り、「(θ1+θ2)/2)」なる側板3の外縁位置(回転角θ12)から低圧領域Saを経て軸受4に至る第1溝8をケース5の内壁面に設けたものである。
【0022】
第1実施例によれば、第1溝8の配置位置が回転角θ1から残り約7割範囲内に位置するから「P1<P2<Pb/2」なる液圧P2を側板3の外縁とケース5との嵌合隙間から得る。そして、第1溝8は軸受4に直接至るから、軸受4にも「P1<P2<Pb/2」なる液圧P2をそのまま供給でき、従って軸受4を支障なく潤滑できる。ここに、第1溝8は摩耗部位に設けてないから潤滑液の流路断面が小さくならず、従って、潤滑液を安定的に軸受4に供給できる。また、第1溝8を設けただけだから、その加工コストも安く経済的である。また、供給する潤滑液は当該ポンプに必要な量だけとすることができるから、さらには吐出口7b又は面間隙間Sbから得てないから、ポンプの容積効率が低下することもない。
【0023】
尚、図示しないが、第1溝8を軸受4の近傍まで設けてもよい。さらにまた、図2に示すように、側板3の背面に設けてもよく、また図示しないが軸受4の近傍まで設けてもよい。また、第1溝8をケース5の内壁面と側板背面とにそれぞれ設けてもよい。この場合も図示しないが、軸受4の近傍まで設けてもよい。どれを採用するかは、ポンプの仕様及び使われ方次第である。尚、第1溝8の外側端は、液圧P1に対し圧力差がもっとも大きい回転角θ2に近い位置に設けることが望ましい。
【0024】
第2実施例は、図3及び図4に示す通り、第1溝8を側板3の背面に設けたものであるが、この場合、第1溝8の側板3の外縁部と連通する第2溝9を側板3の外縁に軸方向に両端開口して設けてある。このようにすると、液圧P2を側板3の外縁とケース5との嵌合隙間から受けるよりも、より安定した流量を軸受4に供給できる。また、図5に示すように、第1溝8を側板3の背面に設けるときは、第2溝9に代えて側板3の面内に軸方向の貫通孔10を設けてもよい。この場合、貫通孔10は歯車1aの歯底円2aよりも外側面内に設けることが潤滑液量の確保上好ましい。これは、側板3の外縁に第2溝9を設けるよりも、貫通孔10を設ける方が簡単かつ容易であり、側板3の歯車側の面が仮に摩耗しても貫通孔10の断面積は変化せず、従ってより安定した流量を軸受4に供給できる。
【0025】
尚、軸受4の潤滑済み液は、戻り専用流路を経て吸入口7aに戻る。図6のポンプ例では、受動歯車1bの軸2の各先端の各油溜りから吸入口7aに至る戻り専用流路5a、5bをケース5の壁中に設けてある。原動歯車1aと従動歯車1bとが受ける負荷の大小を比較すると、駆動負荷と圧力負荷とは、原動歯車1a側では減算側に作用するが、従動歯車側では加算側に作用するため原動歯車1a側よりも負荷が大きくなる。つまり、従動歯車1b側の軸受4の方が原動歯車1aの軸受4よりも高負荷である。そこで、従動歯車1a及びその軸受4付近の潤滑液量を増加させるべく、戻り専用流路5a、5bを従動歯車1a側に開口させ、原動歯車1a及びその軸受4の潤滑済み液を従動歯車1a及びその軸受4付近で合流させた潤滑性を高めたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係る第1溝を設けたケース内壁面の部分図である。
【図2】第1実施例に係る第1溝を設けた側板背面の図である。
【図3】第2実施例に係る第1、第2溝を設置例を示す側板背面の図である。
【図4】図3の部分斜視図である。
【図5】第2実施例に係る第1溝及び貫通孔の側板面内への他の設置例を示す側板背面の図である。
【図6】プレッシャーローデング式の外接形歯車ポンプの基本構成の断面図である。
【図7】図6のA−A矢視図である。
【図8】図6のB−B矢視図である。
【図9】側板の背面側を示す図である。
【図10】側板の歯車側を示す図である。
【図11】側板の歯車側及び液圧分布を示す図である。
【符号の説明】
1a:原動歯車、1b:従動歯車、2:歯車軸、3:可動側板、4:軸受、5:ケース、6:弾性シール、7a:吸込口、7b:吐出口、Sa:低圧領域、7b:高圧領域、Pa:吸込液圧、Pb:吐出液圧、8:第1溝、9:第2溝、10:貫通孔。
Claims (3)
- 互いの外歯が噛合う原動歯車(1a)及び従動歯車(1b)と、両歯車(1a,1b)の軸(2)の方向へと移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車(1a,1b)の側面に押し付けられる側板(3)と、側板(3)の背面に備えられて両歯車(1a,1b)の軸(2)を支承する軸受(4)と、これらを内蔵するケース(5)とを有すると共に、
ケース(5)の内壁面に設けられてケース(5)の内壁面と側板(3)の背面との間でなる略平行面間隙間を外気から遮断させ、かつケース(5)に対する狭い嵌合隙間で吸込口(7a)に連通する低圧領域(Sa)と、吐出口(7b)に連通する高圧領域(Sb)とに仕切る弾性シール(6)を有する外接形歯車ポンプにおいて、
吸込口(7a)の吸込圧(Pa)が両歯車(1a,1b)の回転に伴い高圧領域(Sb)の液圧(Pb)まで順次昇圧するまでの、かつ側板(3)の外縁が弾性シール(6)と交わるまでの側板(3)の外縁の範囲から低圧領域(Sa)を経て軸受(4)又は軸受(4)の近傍に至る第1溝(8)を、側板(3)の背面の内壁面に設け、吸込口(7a)側で昇圧中の液を潤滑液として第1溝(8)を介して軸受に供給することを特徴とする外接形歯車ポンプ。 - 前記第1溝(8)の側板外縁部と連通する第2溝(9)を、側板(3)の外縁に軸(2)の方向に両端開口して設け、第2溝(9)を第1溝(8)への潤滑液の案内路とする請求項1記載の外接形歯車ポンプ。
- 互いの外歯が噛合う原動歯車(1a)及び従動歯車(1b)と、両歯車(1a,1b)の軸(2)の方向へと移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車(1a,1b)の側面に押し付けられる側板(3)と、側板(3)の背面に備えられて両歯車(1a,1b)の軸(2)を支承する軸受(4)と、これらを内蔵するケース(5)とを有すると共に、
ケース(5)の内壁面に設けられてケース(5)の内壁面と側板(3)の背面との間でなる略平行面間隙間を外気から遮断させ、かつケース(5)に対する狭い嵌合隙間で吸込口(7a)に連通する低圧領域(Sa)と、吐出口(7b)に連通する高圧領域(Sb)とに仕切る弾性シール(6)を有する外接形歯車ポンプにおいて、
吸込口(7a)の吸込圧(Pa)が両歯車(1a,1b)の回転に伴い高圧領域(Sb)の液圧(Pb)まで順次昇圧するまでの、かつ弾性シール(6)に至るまでの側板(3)の面内に軸(2)の方向の貫通孔(10)を設け、かつ、
貫通孔(10)の側板(3)の背面側の開口を含んで軸受(4)又は軸受(4)の近傍に至る第1溝(8)を、側板(3)の背面に設け、吸込口(7a)側で昇圧中の液を潤滑液として第1溝(8)及び貫通孔(10)を介して軸受に供給することを特徴とする外接形歯車ポンプ。
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